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FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

TRABAJO FIN DE GRADO

HARINAS EXTRUIDAS EN LA INDUSTRIA

ALIMENTARIA

Autor: Isabel Barallat García

Tutor: Prof. Dra. Patricia Morales Gómez.

Convocatoria: Junio 2017

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INDICE

Resumen

1. Introducción………………………………………………………………………………3

2. Objetivos………………………………………………………………………………..…5

3. Metodología………………………………………………………………………….……5

4. Resultados y discusión……………………………………………………………………6

4.1. Propiedades organolépticas y morfológicas de los alimentos extruidos………………7

4.2. Efectos de la extrusión en la composición nutricional de las harinas……...……….…9

4.3. Efectos de la extrusión sobre los compuestos bioactivos de las harinas…………….13

4.4. Efecto de la extrusión sobre los compuestos indeseados…………………………….14

4. Conclusiones……………………………………………………………………………..17

5. Bibliografía………………………………………………………………………………18

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RESUMEN

Los alimentos extruidos han experimentado un auge estos últimos años

consumiéndose como snacks. El estilo de vida actual ha favorecido la comercialización y

consumo de este tipo de alimentos, especialmente en la población infantil, etapa crucial en el

crecimiento y desarrollo del individuo. La extrusión es un proceso tecnológico que modifica

la composición nutricional del alimento y sus características organolépticas. Tradicionalmente

se ha aplicado este proceso a las harinas de cereales para la elaboración de cereales de

desayuno, barritas de cereales, snacks, etc. Sin embargo, en los últimos años se ha comenzado

a enriquecer dichas formulaciones con otros ingredientes como son las legumbres y verduras,

contrarrestando las posibles pérdidas de nutrientes debidas al proceso de extrusión,

incrementando se este modo el valor nutricional del producto final. Mediante la extrusión se

obtienen nuevos sabores y texturas, en definitiva nuevas características organolépticas que se

adaptan en gran medida a los gustos del consumidor. Además, esta tecnología permite

disminuir el riesgo de exposición de algunos compuestos tóxicos e indeseables como son las

micotoxinas y antinutrientes.

PALABRAS CLAVE: Extrusión; cereales; legumbres; nutrientes; compuestos

bioactivos; micotoxinas.

1. INTRODUCCIÓN

Desde hace años se ha ido estudiando cómo afecta el procesado de los alimentos a los

distintos nutrientes y su implicación en la salud; en términos generales, el procesado de los

alimentos tiende a modificar la composición y la disponibilidad de los nutrientes en los

alimentos (van der Poel., 1990; Della Valle, Quillien y Gueguen, 1994). Dentro de los

métodos de procesado cabe destacar el proceso de extrusión, en el cual se emplean altas

presiones y temperaturas, durante cortos periodos de tiempo, de forma que se obtienen

alimentos, como snacks, cereales del desayuno, etc., con texturas y/o sabores distintos al que

tenían inicialmente (Morales et al., 2015a).

El primer alimento tipo snack fue fabricado a partir de granos de maíz mediante una

extrusora de tornillo sencillo, elaborados por la empresa “The Adams Company” en la década

de 1940. Se continuaron fabricando este tipo de alimentos durante muchos años, a pesar de

que todavía no se conocía a fondo la ciencia del proceso de extrusión (Guy, 2001).

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Desde el punto de vista tecnológico, podemos definir extrusión como “el proceso que

consiste en dar forma a un producto, forzándolo a través de una abertura con diseño

específico”. Se trata de un proceso continuo que involucra el trabajo y la compresión para

formar una masa semisólida, que abarca una serie de operaciones unitarias que se combinan

entre sí: mezclado, amasado, cizallamiento, calentamiento, enfriamiento, conformación,

texturización y deshidratación de alimentos (Guy, 2003). En la figura 1 se muestra el formato

de un extrusor y diagrama de desarrollo del proceso de extrusión.

Figura 1: Extrusores de tornillo simple y de doble tornillo (Patil, Tiwari y Repka,

2016) y diagrama del desarrollo de las materias primas en el interior del mismo (Guy, 2003).

Inicialmente, la extrusión de los alimentos llevada a cabo por extrusores estaba

limitada a la obtención de macarrones o pellets de cereales. Sin embargo hoy en día es

considerada un biorreactor que, empleando altas temperaturas y presiones en cortos periodos

de tiempo, transforma las materias primas en productos alimenticios intermedios o en nuevos

productos alimenticios (Alam et al., 2015).

Por lo general, estos extrusores son utilizados en la industria alimentaria para el

procesado de alimentos. También pueden utilizarse en otras industrias, como la farmacéutica,

química, metalúrgica, etc.

Las condiciones del proceso de extrusión se establecen en función del tipo de extrusor,

de la matriz alimentaria a extruir y del producto final que se quiera obtener. Existen diferentes

tipos de extrusores de los que destacan el extrusor de tornillo simple y de doble tornillo. Éste

último se emplea cuando necesitamos transformar varias materias primas en un producto

final, ya que actúa de forma más rápida y tiene un diseño flexible para distintos tipos de

materiales, empleandose en aquellos productos que tienen un contenido lipídico de entre 18 −

22%. Mientras que en los extrusores de tornillo simple, la fracción grasa no puede superar el

12 − 17%, debido a que las grasas disminuyen el cizallamiento del extrusor impidiendo que la

energía se transforme en calor para el procesado del alimento (Castells et al., 2005).

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2. OBJETIVOS

Debido al avance de la tecnología y a la aparición de nuevas tendencias en la

alimentación, el consumo de alimentos extruidos han adquirido mayor relevancia como una

forma alternativa al consumo de alimentos tradicionales, como cereales y legumbres. En el

persente trabajo se plantea el siguiente objetivo general:

“Conocer el efecto de la extrusión sobre las propiedades organolépticas y

composición química de los alimentos, concretamente en las harinas de cereales y legumbres,

y su aplicación en la industria alimentaria”.

Para dar cumplimento a este objetivo se establecieron los siguientes objetivos específicos:

Conocer las aplicaciones de las harinas extruidas en la industria alimentaria

Conocer la influencia del proceso de extrusión en las propiedades organolépticas del

alimento

Conocer las modificaciones químicas (nutricionales, compuestos bioactivos)

producidas una vez llevada a cabo la extrusión

Conocer la influencia del proceso de extrusión en algunos compuestos indeseables

(micotoxinas y antinutrientes)

3. METODOLOGÍA

Para la realización del presente trabajo se han realizado búsquedas bibliográficas,

consultándose libros y tesis doctorales de la Biblioteca de la Facultad de Farmacia y

Veterinaria de la Universidad Complutense de Madrid, así como las bases de datos de fuentes

científicas. Las bases de datos utilizadas han sido principalmente PubMed – NCBI

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed), Bucea (Biblioteca Complutense;

http://biblioteca.ucm.es), Research Gate (https://www.researchgate.net), Taylor & Francis

Online (http://www.tandfonline.com) y Science Direct (http://www.sciencedirect.com). Para

centrar la búsqueda en el tema del trabajo en cuestión, se emplearon "palabras clave"

relacionadas con el tema de estudio, como son: “extrusion process”, “food extrusion”,“flour

extrusion”, “mycotoxins”, entre otros. Una vez consultada toda la bibliografía relacionada con

el tema, se procedió a la organización del mismo en función de su contenido, con la finalidad

de satisfaccer los objetivos establecidos y planteados en este estudio.

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4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La tecnología de extrusión de alimentos tiene un importante papel en la producción de

snacks, aperitivos, cereales de desayuno, alimentos destinados para la nutrición infantil (como

la papilla de arroz), piensos de animales e incluso en dulces elaborador a partir de harinas

extruídas de cereales.

Los alimentos tipo snacks han adquirido una gran importancia dentro del colectivo

infantil. Tienen como base los granos de cereal (trigo, maíz, cebada, etc.), sin embargo, son

alimentos de bajo valor biológico por su escaso contenido proteico, y por ello para aumentar

el valor nutricional de los mismos es frecuente la incorporación verduras, frutas e incluso

legumbres en la formulación del alimento (Ozer et al., 2006). Otro problema de este tipo de

alimentos es la posible contaminación de los cereales por mohos durante su cultivo y/o

almacenamiento, de forma que pueden dar lugar a aparición de micotoxinas en el alimento.

Sin embargo, numerosos estudios han relacionado el descenso de los niveles de micotoxinas

con el proceso de extrusión; siendo esta una ventaja más del proceso de extrusión frente a

otros métodos tradicionales de procesado de alimentos.

Durante la extrusión, los procesos térmicos y el cizallamiento afectan a las materias

primas alimentarias provocando modificaciones de todo tipo: estructurales, químicas,

transformaciones nutricionales (como la gelatinización del almidón, la desnaturalización

proteica, oxidación lipídica, degradación de vitaminas y antinutrientes), así como el

incremento de la biodisponibilidad de minerales y de la fibra dietética soluble. La extrusión

puede también inducir cambios organolépticos en el alimento, teniendo especial importancia

en la aparición de nuevas texturas y sabores en el alimento (Alam et al., 2015).

4.1. PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS Y MORFOLÓGICAS DE LOS ALIMENTOS

EXTRUIDOS

Características organolépticas

La humedad tiene un importante papel en la textura de los snacks, ya que afecta

directamente a su comportamiento reológico provocando que estos snacks sean más o menos

crujientes, lo cual resulta un factor determinante en la aceptabilidad del consumidor.

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En un estudios publicado en el año 2007 realizado por Mazumder, Roopa y

Bhattacharya, se determió cómo variaba la textura de los snacks en función de su contenido

acuoso. Gracias a este estudio, se pudo comprobar que los snakcs resultaban menos crujientes

cuando la actividad de agua (Aw) en el alimento era superior a 0,5. Por tanto, en la

producción de un alimento extruido es necesario tener en cuenta la actividad de agua (Aw)

para que ésta no supere los niveles máximos que comprometen a la aceptabilidad del

producto.

Por otro lado, la humedad también afecta a la estabilidad de los nutrientes durante el

proceso de extrusion, como a la lisina. Según Cheftel (1986), se debería trabajar bajo

condiciones de la extrusión determinadas (temperaturas de 180 ºC con un contenido de

humedad no superior al 15%) para evitar la pérdida de nutrientes debido principalmente a la

reacción de Maillard (Singh, Gamlath y Wakeling, 2007).

Otros factores que influyen en la textura del producto extruido son el contenido

proteico y de fibra de la matriz alimentaria, de modo que por ejemplo la suplementación de

las harina de cereal con legumbres, como la soja o el garbanzo, incrementan el contenido

proteico y de fibra, los cuales ejercen un papel importante en las propiedades relacionadas con

la textura como la dureza, cohesividad, masticabilidad, elasticidad y resistencia (Shah et al.,

2016).

En un estudio reciente se determinó el efecto de la adición de legumbres sobre las

características organolépticas, mediante la evaluación sensorial del color, sabor, textura, el

crujiente y en general, la aceptabilidad que tenía en la muestra de población objeto de estudio.

Se añadieron diferentes porcentajes de granos de soja (Glycine max) y de garbanzo (Cicer

arietinum) a la harina de maíz base (Zea mays) (Shah et al., 2016).

Figura 2: Imagen de los snacks con base de maíz extruidos (Shah et al., 2016)

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En cuanto al color, la puntuación más alta la obtuvo la formulación con menor

contenido de soja (20%, muestra C), de garbanzo (20%, muestra F) y soja-garbanzo (10-10%,

muestra I). Mientras que las muestras con mejores resultados de textura (crujiente) fueron la

mezcla con menor proporción de soja y garbanzo, por lo que cuanto mayor es la

suplementación en leguminosas, menor es el crujiente del alimento extruido.

Morfología

En un estudio realizado por Becker et al. (2014), se pudo observar cómo la morfología

varía tras la extrusion de la harina de arroz (figuras 3 y 4). En la figura 3 (harina sin extruir),

la estructura de las partículas muestra su agrupación en algunas zonas, mientras que en otras

áreas presentan superficie lisa. La figura 4 (harina extruida) muestra una superficie irregular y

compacta, con algunos orificios debido a que durante el proceso de extrusión, las burbujas de

aire quedan retenidas al producirse la expansión de los materiales con almidón durante la

descompresión del producto extruido (Becker et al., 2014).

Figura 3: Imagen de la harina de arroz sin extruir obtenida por microscopía

electrónica a 2000X aumentos(Becker et al., 2014)

Figura 4: Imagen de la harina de arroz extruida obtenida por microscopía electrónica

a 2000X aumentos (Becker et al., 2014)

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4.2. INFLUENCIA DE LA EXTRUSION EN LA COMPOSICIÓN NUTRICIONAL DE

LAS HARINAS

Efecto sobre los hidratos de carbono

El control de los hidratos de carbono durante la extrusión es un factor crítico para la

calidad nutricional y sensorial del producto final, como la textura y sensación de boca. Esta

fracción en los cereales y la mayoría de las legumbres consiste en más del 50%, formada por

almidón y otros polisacáridos, monosacáridos y oligosacáridos. Durante la extrusión los

azúcares solubles experimentan una reducciones significantiva de su contenido, Berrios et al.

(2010) publicaron una disminución del 17% en el contenido total de carbohidratos (TAC) en

harinas de extruidas de garbanzo. Este efecto puede deberse a que el almidón y otros

polisacáridos se descomponen en componentes de menor peso molecular, como es el caso de

la sacarosa que se escinde en glucosa y fructosa, azúcares reductores que son más susceptibles

a la reacción de Maillard.

Por otro lado, la extrusión podría aumentar el contenido de azúcar soluble,

probablemente debido a una modificación de la estructura mecánica, aumentando la superficie

específica y mejorando así la disponibilidad de estos compuestos. Morales et al. (2015b)

publicaron un ligero aumento de sacarosa, maltosa y algunos oligosacáridos (considerados

compuestos bioactivos), como son la estaquiosa y rafinosa, en harinas de lenteja extruidas. En

general, el proceso de extrusión da lugar a una disminución de los oligosacáridos en el

producto final (40 a un 60%) debido a la excisión molecular durante el proceso (Borejszo &

Khan, 1992; Morales et al., 2015b).

El arroz, el trigo y el maíz son las principales fuentes de almidón en alimentos

extruidos comercializados. Temperaturas y porcentajes de humedad bajos durante el proceso

de extrusión (110 − 140ºC y 19%, respectivamente) van a favorecer el proceso de

gelatinización (Singh et al., 2007) y mejorar la digestibilidad del almidón, ya que su

estructura se rompe, aumentando el contenido de azúcares solubles (Wang y Klopfenstein,

1993). Por ejemplo, Politz, Timpa y Wasserman publicaron una reducción significativa del

peso molecular del almidón en harina de trigo tras el proceso de extrusión a 160ºC, de forma

similar a los resultados que obtuvieron Alonso, Aguirre y Marzo (2000) en guisantes

extruidos en comparación con guisantes crudos.

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En términos generales, el proceso de extrusión no afecta a la fibra dietética total

(TDF) en cereales y legumbres (Singh et al., 2007). Sin embargo, se ha establecido que este

efecto está altamente condicionado a la matriz alimentaria. Por ejemplo, estudios realizados

por Alonso et al. (2001) indicaron cambios insignificantes en el contenido de fibra dietética

total (TDF) en harina de trigo extruida (161 − 180 °C) y harina de judías (150 − 155ºC), pero

Frías et al. (2011) publicaron una disminución de 7 a 16% en la harina de guisante

(Pisumsativum) extruidas a 129 – 142 ºC. En el caso de la fibra soluble, se han observado

ligeros aumentos de esta fracción tras el proceso de extrusión, probablemente debido a la

degradación parcial de la fracción insoluble (Berrios et al., 2010; Morales et al., 2015a; Ralet,

Della Valle y Thibault, 1993).

Efecto sobre las proteínas

El efecto de extrusión en la fracción proteica ha sido ampliamente estudiada durante

las últimas décadas, sobre todo existen estudios que se centran en la evaluación de la

digestibilidad in vitro y del contenido de lisina después del procesado.

En términos generales, la digestibilidad de proteínas aumenta tras el proceso de

extrusión debido a que él se favorece la desnaturalización de las proteínas haciéndolas más

accesibles a la acción de las proteasas (Della Valle et al., 1994; Alam et al., 2016). El valor

nutricional de las proteínas depende de la disponibilidad, cantidad y disponibilidad de los

aminoácidos esenciales. La calidad proteica depende sobre todo de la digestibilidad según la

FAO (2011). Los valores de digestibilidad proteica de los productos extruídos son superiores

a los que presentan los productos sin extruir. La posible causa se le atribuye a la

desnaturalización proteica y la inactivación de factores antinutricionales que afectan a la

digestión, como son los inhibidores de tripsina y quimiotripsina (Morales et al., 2015a).

Anuonye, Jigam y Ndaako (2012) estudiaron la influencia del proceso de extrusión en

el contenido de aminoácidos esenciales en garbanzos crudos y extruidos, obteniendo los

siguientes resultados.

Tabla 1: Perfil aminoacídico del garbanzo crudo y harina de garbanzo extruida

(g/100g) y el porcentaje de reducción de cada aminoácido

Aminoácidos Harina de garbanzo

cruda (g/100g)

Harina de garbanzo extuida

(g/100g) Reducción (%)

Lisina 7,80 3,25 58,33

Histidina 3,67 1,66 54,77

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Entre las variables del proceso de extrusión que afectan más a la digestibilidad

proteica, se encuentra la relación de alimentación (feed ratio), seguido de la temperatura. Una

de las ventajas de la extrusión es, por tanto, la destrucción de los factores antinutricionales,

termolábiles como los inhibidores de tripsina, hemaglutininas, taninos, etc. y por lo general

todos aquellos que inhiben la digestibilidad proteica (Singh et al., 2007; Morales et al.,

2015b).

La pérdida de lisina en el alimento tras el proceso de extrusión está relacionada con la

reacción de Maillard, proceso por el cual los aminoácidos interaccionan con los grupos

carbonilo de los azúcares reductores a través de los grupos amino libres. La lisina es el

aminoácido más reactivo, ya que tiene disponible dos grupos amino libres en su estructura. Al

ser la lisina un aminoácido muy limitado en los cereales, las harinas de cereales extruidas

pueden presentar muy bajos valores de este aminoácido. Las condiciones del proceso de

extrusión son las responsables de la mayor o menor pérdida de éste aminoácido. Tomando la

lisina como indicador de la pérdida de aminoácidos, se concluye que temperaturas superiores

a 180ºC y humedad superior al 15% favorecen la reacción de Maillard. Para mantener la lisina

en rangos normales en el producto extruido, sería conveniente trabajar a temperatura por

debajo de la indicada anteriormente, controlando la temperatura, disminuyendo la cantidad de

azúcares reductores, e incorporando alimentos ricos en lisina, como las legumbres, a la

formulación (Singh et al., 2007).

Otra desventaja asociada a la reacción de Maillard es la formación de acrilamida

(Figura 5) en productos de cereales, patatas y arroz. La acrilamida se encuentra clasificada

como agente carcinogénico del grupo 2A. Se puede originar también durante el proceso de

extrusión de los cereales (Studer, Blank y Stadler, 2004) y su formación es dependiente del

tipo de aminoácidos existente en la mezcla cruda. La presencia de asparragina fomenta su

Ácido aspártico 11,58 6,02 48,01

Treonina 3,12 2,11 32,37

Cisteína 1,19 0,66 41,18

Valina 5,85 3,02 48,38

Metionina 1,19 0,70 41,18

Isoleucina 3,47 2,29 34,01

Leucina 6,47 5,11 21,02

Fenilalanina 6,15 5,16 16,10

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formación, por lo que es importante tener en cuenta que a menor presencia de este aminoácido

en la mezcla inicial, menor formación de acrilamida habrá en el producto extruído (Studer et

al., 2004). El uso de extrusores de doble tornillo también favorecen la aparición de acrilamida

por la alta energía térmica y mecánica que emplean (Singh et al., 2007).

Figura 5: Estructuras de la acrilamida, glicidamida y su reacción con el ADN (Beland

et al., 2015)

Efecto sobre las grasas

Los cereales y las legumbres (no oleaginosas) tienen un bajo contenido en grasa (2%),

por lo que en la extrusión de harinas de cereales y legumbre no tiene una especial relevancia

el efecto sobre los lípidos. Sin embargo, en los productos extruidos a veces se añaden lípidos

a la mezcla inicial. Los productos con elevado contenido graso (por encima del 5 − 6%)

disminuyen la fuerza de torsión durante el proceso. Un alto contenido en ácidos grasos libres

(AGL) pueden dejar sabores indeseables en los alimentos. Estos ácidos grasos libres vienen

de la hidrólisis de los triglicéridos (TG) por acción de las lipasas y/o altas temperaturas, de

modo que las temperaturas empleadas durante el proceso de extrusión son suficientes para

producir una desnaturalización de las enzimas hidrolíticas (por ejemplo las lipasas), lo que

impediría que actúen sobre los TG escindiéndolos en AGL y dando lugar a dichos olores

(Singh et al., 2007).

4.3. EFECTOS DE LA EXTRUSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS BIOACTIVOS EN LAS

HARINAS

Los granos de cereal son una de las principales fuentes de vitaminas del grupo B, por

lo que resulta importante determinar la influencia del proceso de extrusión sobre el contenido

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de estas vitaminas (Tabla 2; Athar et al., 2006). Diversos estudios han correlacionado como

disminuían las vitaminas del grupo B conforme se sometían a fuerzas mecánicas

comprendidas entre 0,09 y 0,13 kWh/kg con tiempos de retención de entre 30 segundos a 1

minuto a una temperatura de 178 ºC durante el proceso de extrusión (Cheftel, 1986).

Tabla 2: Porcentaje de retención de vitaminas del grupo B después de la extrusión

(Athar et al., 2006).

Vitaminas (mg/100g) Avena Maiz Maiz + guisante

Tiamina 23 44 61

Riboflavina 100 86 70

Niacina 100 75 60

Piridoxina 35 100 18

La disminución de vitaminas en el producto extruído no estaba influído por la

temperatura; la mayor estabilidad se asociaba a la riboflavina y niacina, mientras que la

tiamina es la que presentaba las mayores reducciones en los productos extruídos (Athar et al.,

2006).

En el caso de la vitamina C, diferente estudio indican que la pérdida de esta vitamina

(9 al 80%) en alimentos extruidos se debe principalmente al aumento de la temperatura (160 –

180ºC) que tiene lugar durante el proceso de extrusión, de modo que altas temperaturas y bajo

porcentaje de humedad favorecen la degradación del ácido ascórbico (Killeit, 1994).

En general, los tocoferoles son vitaminas liposolubles y su disminución está

estrechamente asociadas con la degradación de los lípidos (Hakannson y Jagerstad, 1990;

Morales et al., 2015a). Zielinski, Kozlowska y Lewczuk (2001) indicaron un descenso del 40

al 93% en tocoferoles totales de diferentes cereales extruidos (avena, cebada, trigo, centeno)

después de un tratamiento térmico corto (extrusión a 120ºC), observándose las menores

pérdidas en la harina de avena. Así mismo, la sensibilidad de las distintas isoformas de esta

vitamina depende de las variables del proceso de extrusión. Por ejemplo, en harinas de

Lathyrus sativus L. se ha publicado que un aumento de las temperaturas de extrusión induce

la disminución de α-tocoferol, mientras que la disminución de γ-tocoferol está más

correlacionada con el contenido acuoso durante la extrusión (Grela, Jensen, y Jakobsen,

1999).

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Los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante han sido el punto de mira de

muchos de los estudios realizados recientemente. Además, muchos snacks extruídos llevan

incorporados vegetales (como el brócoli) y/o frutas con el afán de incrementar los compuestos

bioactivos en el producto final y por lo tanto su capacidad antioxidante.

La disminución de los niveles de compuestos fenólicos, al igual que ocurría con las

vitaminas, estaban relacionados con el incremento de temperatura durante el proceso de

extrusión. Sin embargo, en un estudio publicado sobre snacks extruidos elaborados a partir de

harina de maíz enriquecidos con brócoli, se ha visto cómo el aumento de la temperatura

durante el proceso de extrusión incrementaba los valores de compuestos fenólicos, lo que

supone el efecto contrario a lo observado en otros estudios. Este hecho se explica debido a

que durante el proceso de extrusión se produce la liberación de los compuestos fenólicos

contenidos en las células y/o unidos a la fracción de fibra. Por otro lado, los compuestos

fenólicos pueden sufrir descarboxilaciones durante el proceso de extrusión, hecho que se

suma a que el contenido de humedad puede promover la polimerización de los compuestos

fenólicos, afectando a la extractibilidad de los compuestos fenólicos y provocando una

reducción de la actividad antioxidante (Bisharat et al., 2014).

4.4. EFECTO DE LA EXTRUSIÓN SOBRE COMPUESTOS INDESEADOS

Micotoxinas

Las micotoxinas son metabolitos secundarios procedentes de los mohos que producen

micotoxicosis, enfermedades que afectan al ser humano y a los animales. La gravedad de

dichas enfermedades depende no sólo del tipo de micotoxina, sino también de la edad, estado

nutricional del individuo y grado de exposición (Peraica et al., 2000). De modo que a

presencia de micotoxinas en los alimentos compromete el perfil de seguridad del alimento y,

por ende, la salud del ser humano. Sin embargo, numerosos estudios han relacionado el

descenso de los niveles de micotoxinas con el proceso de extrusión, siendo una ventaja más

de este proceso tecnológico frente a los métodos tradicionales de tratamiento de alimentos.

Los principales microorganismos que producen micotoxinas son Fusarium;

Aspergillus y Penicillium, entre otros. La contaminación de los cereales por mohos como los

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del género Fusarium suele producirse durante el cultivo, sin embargo gracias a la extrusión se

va a producir un descenso en los niveles de micotoxinas.

A pesar de que la prevención de la contaminación por micotoxinas es fundamental

para las industria agraria y alimentaria, en la mayoría de los casos este hecho es inevitable

para el productor. La reducción del contenido de micotoxinas durante la extrusión varía

dependiendo de varios factores, como el tipo de extrusor, el tipo de tornillo, la temperatura, la

velocidad del tornillo, el grado de humedad en la harina y el uso de aditivos (Castells et al.,

2005).

Las aflatoxinas, en condiciones de humedad y temperatura elevada, aparecen en

alimentos como los frutos secos, cereales y arroz. Son producidas por Aspergillus y conllevan

en la salud graves problemas, actuando como inmunosupresores, mutagénicos, teratogénicos

y carcinogénicos (Peraica et al., 2000). En presencia de metabisulfito de sodio se consiguió

reducir la aflatoxina AFB1 hasta un 25%, mientras que sin el aditivo sólo se redujo hasta un

10 − 25% (Cazzaniga et al., 2001). Un estudio llevado a cabo por Hameed en 1993 demostró

que el proceso de extrusión a 105ºC reducía el contenido total de aflatoxinas en un 50 − 80%.

En este estudio, los aditivos de metabisulfito de sodio, bisulfito de sodio, hidróxido de calcio,

peróxido de hidrógeno no tenían efecto en la reducción de los niveles. Conclusiones similares

obtuvo Cheftel en 1986, donde el contenido de AFB1 descendía un 87% en presencia de un 2

− 2,5% de hidróxido de amonio. En ausencia de este aditivo, AFB1 se reducía hasta un 23 −

66% de sus valores. Por tanto, el proceso de extrusión ayuda a la disminución del contenido

de aflatoxinas, siendo éste potenciado por la adición de dichos aditivos (Castells et al., 2005).

Las fumomisinas son micotoxinas producidas por Fusarium moniliforme. Se pueden

encontrar en harinas de maiz o sorgo. Las de mayor importancia toxicológica son las

fumomisinas B1 (FB1) y B2 (FB2), las cuales pueden causar intoxicaciones que se asocian

con dolor abdominal, y han sido clasificadas como posibles carcinógenos para el ser humano

(Peraica et al., 2000). Las fumomisinas son muy estables a elevadas temperaturas. Sin

embargo, se ha demostrado que a mayor temperatura del extrusor, se produce una mayor

inactivación de las mismas. De modo que temperaturas superiores a 160ºC reducen el

contenido de FB1 hasta un 92% de su valor inicial (Castells et al., 2005). Entre un rango de

temperatura de 70 − 105ºC el contenido en micotoxinas se puede redudir en un 30%, mientras

que a temperaturas de 170 − 220ºC el contenido en micotoxinas quedaba reducido en un 70%.

La humedad también afecta al contenido en fumomisinas. En el caso de fumomisinas B2

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(FB2) se observó la misma tendencia: se consigue una mayor reducción del contenido de FB2

conforme aumenta la temperatura, una elevada velocidad y con bajo contenido acuoso

(Castells et al., 2005).

Antinutrientes

Los antinutrientes se pueden encontrar en las semillas de las leguminosas, tienen

efectos negativos sobre la composición nutricional de los alimentos por disminuir la

disponibilidad de algunos nutrientes. Destacando el ácido fítico, inhibidores de tripsina,

oxalato y lectinas (Kaur et al., 2015).

El ácido fítico (figura 6) y sus sales (fitatos) son compuestos clasificados como

antinutrientes por la disminución de la biodisponibilidad de ciertos minerales, como el hierro

y calcio. Se encuentra en ciertos alimentos como el arroz y las nueces,y su presencia da lugar

a complejos estables con cationes divalentes y trivalentes (hierro, cobre, zinc, calcio) (Lee et

al., 2015).

Figura 6: Estructura del ácido fítico (Higuchi, 2014)

El proceso de extrusion reduce significativamente el contenido de ácido fítico (a

temperaturas de 120 – 140 ºC y 20% de humedad). Este hecho se debe, en mayor parte, a la

labilidad de este compuesto en presencia de altas temperaturas (Kaur et al., 2015).

Los inhibidores de tripsina, también conocidos como inhibidores de Bowman-

Birk, son sustancias de carácter proteico que se encuentran en la soja y en otras semillas de

legumbres. Estos compuestos en presencia de una proteasa y un sustrato producen una notaria

disminución en la velocidad de la reacción catalizada por la enzima. Se caracterizan por ser

termolábiles, de modo que a las temperaturas de extrusión (120 − 140 ºC) se produce su

desnaturalización proteica, disminuyendo la actividad enzimática de los mismos (Kaur et al.,

2015).

- 17 -

El ácido oxálico y sus sales (oxalatos) se encuentra en multitud de alimentos de origen

vegetal, entre ellos los cereales y leguminosas. Se considera un compuesto quelante de

minerales, principalmente calcio, dando lugar a la formación de calculos renales y a la

desmineralización osea. En comparación con el resto de antinutrientes, es el compuesto que

menos se ve influenciado por la temperatura y por lo tanto del proceso de extrusion (Kaur et

al., 2015).

Las lectinas, también denominas hemaglutininas, son proteínas sensibles a las

temperaturas que actúan en el organismo como eritroaglutininas y leucoaglutininas. Durante

el proceso de extrusión se produce la desnaturalización proteica, reduciéndose o eliminándose

totalmente su contenido en el alimento (Morales et al., 2015b). Comparando este método

frente a otros más tradicionales, es el que más reduce el contenido de este antinutriente

(Alonso et al., 2000).

5. CONCLUSIONES

La extrusión es un proceso complejo multivariable que requiere un minucioso control

en los parámetros que influyen en el proceso, gracias al cual la industria alimentaria puede

garantizar una mayor aceptabilidad de los alimentos en la población diana.

La aplicación del proceso de extrusión a las harinas de cereales y legumbres induce los

siguientes cambios y/o modificaciones:

El proceso de extrusión modifica la textura del alimento. Se debe controlar la

humedad (<15%) y el contenido graso (<5%) para conseguir una textura agradable y

una mayor estabilidad por parte del consumidor.

Con la extrusión se mejora la digestibilidad del almidón (hidrólisis y gelatinización) y

de las proteínas (desnaturalización). La lisina es el aminoácido que sufre mayores

reducciones, por ser el más reactivo en la reacción de Maillard y es sensible a la

humedad. La suplementación de las harinas con alimentos como legumbres y frutos

secos, incrementa la disponibilidad de este aminoácido.

La extrusión induce cierta pérdida de vitaminas, especialmente de la tiamina. Sin

embargo, se podría contrarrestar incorporando en la formulación alimentos ricos en

tiamina (pistachos, avellanas, judías blancas, etc.).

- 18 -

El empleo de altas temperaturas disminuye el contenido en algunos compuestos

indeseables y/o tóxicos (antinutrientes y micotoxinas). El uso de ciertos aditivos como

el metabisulfito de sodio potencia el efecto de la extrusión sobre las micotoxinas,

especialmente las fumomisinas y aflatoxinas.

Todo ello hace que del proceso de extrusión sea una técnica fundamental y beneficiosa

para la industria alimentaria en todos los aspectos, tanto nutricionalmente como

sensorialmente.

6. BIBLIOGRAFÍA

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